Azzolini Riccardo 2020-11-24
Fotoresistenze
1 Fotoresistenze
Una fotoresistenza (o LDR, Light-Dependent Resistor) è una resistenza il cui valore diminuisce quando essa viene esposta alla luce, ed è uno dei più semplici tipi di sensori di luce.
In quanto un sensore a resistenza variabile, una fotoresistenza può essere letta inserendola in un partitore di tensione, in modo da generare una tensione che varia in funzione della resistenza del sensore.
1.1 Esempio
Una tipica fotoresistenza potrebbe avere una resistenza di circa 10 kΩ alla luce e 200 kΩ al buio. Si supponga di voler interfacciare tale resistenza con un Arduino, alimentato a 5 V e dotato di un ADC a 10 bit. Per fare ciò, si costruisce ad esempio il seguente circuito:
+5 V
10 kΩ
0 V
Arduino
A0
1
Quando la fotoresistenza riceve la massima luce che è in grado di misurare, cioè ha una resistenza di 10 kΩ, la tensione applicata al piedino A0 di Arduino è
VA0= 5 V· 10 kΩ
10 kΩ + 10 kΩ = 2.5 V
(per la formula del partitore di tensione). Tale tensione corrisponde al valore digitale 2.5 V·1024
5 V = 512
Quando invece la fotoresistenza è al buio, cioè ha una resistenza di 200 kΩ, il piedino A0 riceve la tensione
VA0= 5 V· 10 kΩ
200 kΩ + 10 kΩ ≈ 0.238 V che l’ADC converte nel valore digitale
0.238 V·1024 5 V ≈ 49
Per livelli di luce intermedi, il valore digitale letto varierà tra 49 e 512.
2 Esempio di applicazione: interruttore crepuscolare
Usando una fotoresistenza collegata a un Arduino si potrebbe realizzare un interrutto- re crepuscolare, che accenda una lampadina quando il livello di luce scende sotto una qualche soglia.
+5 V
0 V
Arduino
A0
1
0 V +12 V
Lampadina
220 V
2
Siccome la soglia di accensione della lampadina è impostata nel codice caricato sul mi- crocontrollore, è facile stabilire un valore di soglia esatto. Volendo, si potrebbe anche ag- giungere un’interfaccia (ad esempio un display e dei pulsanti) per permettere all’utente di variare la soglia in modo digitale.
In alternativa, un interruttore crepuscolare può essere realizzato in modo analogico, usan- do un comparatore (ovvero un amplificatore operazionale) al posto del microcontrollore, e un potenziometro per impostare la soglia di accensione:
+5 V
0 V
− +
+5 V 0 V
+12 V
Lampadina
220 V
quando la tensione all’ingresso invertente del comparatore, che dipende dal livello di luce, scende sotto la tensione di soglia generata dal potenziometro, il comparatore ac- cende il transistor, e dunque la lampadina. Questo circuito è per certi versi più semplice (e non sono necessarie conoscenze informatiche), ma la regolazione della soglia è for- se meno pratica: bisogna azionare fisicamente il potenziometro fino a ottenere l’effetto desiderato.
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